引言 　　總裝機容量1000kW以下的小型泵站在農(nóng)田水利、防洪排澇泵站中占有相當(dāng)大的比例，采用傳統(tǒng)的單機控制和集中控制方式，運行管理成本較高，尤其在裝機容量100kW以下的農(nóng)田灌溉和作物噴管工程中的群布式小型泵站，使用人工值守運行，運行人工費用占運行成本較大比例。為了降低小型泵站運行費用，提高小型泵站的自動化程度，根據(jù)小型泵站的運行工藝特點，采用可編程序控制器（PLC）進行控制，通過設(shè)定運行程序?qū)φ谜具M行運行和監(jiān)控，實現(xiàn)半無人值守或無人值守。通過無線傳輸設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，可以實現(xiàn)數(shù)十公里范圍內(nèi)多泵站無人值守泵站群控運行，大大降低小型泵站運行人工費用，讓有限的運行費用更多的用于泵站設(shè)備改造、維修和維護，更有效提高泵站設(shè)備完好率和可用保證率。 一、數(shù)據(jù)自動采集與檢測 　　數(shù)據(jù)自動采集與檢測主要分為兩類；模擬量數(shù)據(jù)和數(shù)字量數(shù)據(jù)。 　　模擬量檢測的數(shù)據(jù)主要有：水位、電機工作電流、水泵軸溫、電機溫度、流量；數(shù)字量檢測的數(shù)據(jù)主要有：水泵高壓啟動柜真空斷路器和電抗器柜真空接觸器的狀態(tài)、電動閥的工作狀態(tài)與啟閉位置、真空泵工作狀態(tài)、電磁閥狀態(tài)、水泵吸水管真空度及水泵出水口壓力。 　　數(shù)據(jù)自動采集主要由PLC實現(xiàn)，PLC模擬量輸入模塊通過傳感器連續(xù)檢測水倉水位，將水位變化信號進行轉(zhuǎn)換處理，計算出單位時間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，控制排水泵的啟停。電機電流、水泵軸溫、電機溫度、排水管流量等傳感器與變送器，主要用于監(jiān)測水泵、電機的運行狀況，超限報警，以避免水泵和電機損壞。PLC的數(shù)字量輸入模塊將各種開關(guān)量信號采集到PLC中作為邏輯處理的條件和依據(jù)，控制排水泵的啟停。 　　在數(shù)據(jù)采集過程中，模擬量信號的處理是將模擬信號變換成數(shù)字信號（A/D轉(zhuǎn)換），其變換速度由采樣定律確定。一般情況下，采樣頻率應(yīng)為模擬信號中最高頻率成分的２倍以上，這樣經(jīng)A/D變換的精度可完全恢復(fù)到原來的模擬信號精度。A/D變換的精度取決于A/D變換器的位數(shù)。同時，PLC所采用的A/D模塊均以積分方式變換，可使輸入信號的尖峰噪音和感應(yīng)噪聲平均化，適用于噪音嚴重的工業(yè)場所。 　　 二、系統(tǒng)功能及特點 　　（１）、PLC控制程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)可按程序模塊分段調(diào)試，分段運行。該程序結(jié)構(gòu)具有清晰、簡捷、易懂，便于模擬調(diào)試，運行速度快等特點。 　?。ǎ玻⑾到y(tǒng)根據(jù)水位和壓力控制原則，自動實現(xiàn)水泵的輪換工作，延長了水泵的使用壽命。 　　（３）、系統(tǒng)可根據(jù)投入運行泵組的位置，自動選擇啟動就近的真空泵，若在程序設(shè)定的時間內(nèi)達不到真空度，便自動啟動備用真空泵。 　?。ǎ矗?、系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)負荷和供電部門所規(guī)定的平段、谷段、峰段供電電價時間段，以“避峰填谷”原則確定開、停水泵時間，從而合理地利用電網(wǎng)信息，提高礦井的電網(wǎng)運行質(zhì)量。 　?。ǎ担?、PLC自動檢測水位信號，計算單位時間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，自動投入和退出水泵運行臺數(shù)，合理地調(diào)度水泵運行。 　　（６）、在觸摸屏上動態(tài)監(jiān)控水泵及其附屬設(shè)備的運行狀況，實時顯示水位、流量、壓力、溫度、電流、電壓等參數(shù)，超限報警，故障畫面自動彈出，故障點自動閃爍。具有故障記錄，歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。 　?。ǎ罚⑾到y(tǒng)具有通訊接口功能，PLC可同時與觸摸屏及地面監(jiān)測監(jiān)控主機通訊，傳送數(shù)據(jù)，交換信息，實現(xiàn)遙測遙控功能。 　　（８）、系統(tǒng)保護功能有以下幾種。 　　超溫保護：水泵長期運行，當(dāng)軸承溫度或定子溫度超出允許值時，通過溫度保護裝置及PLC實現(xiàn)超限報警。 　　流量保護：當(dāng)水泵啟動后或正常運行時，如流量達不到正常值，通過流量保護裝置使本臺水泵停車，自動轉(zhuǎn)換為啟動另一臺水泵。 　　電動機故障：利用PLC及觸摸屏監(jiān)視水泵電機過電流、漏電、低電壓等電氣故障，并參與控 　　電動閘閥故障：由電動機綜保監(jiān)視閘閥電機的過載、短路、漏電、斷相等故障，并參與水泵的聯(lián)鎖控制。 　?。ǎ梗?、系統(tǒng)控制具有自動、半自動和手動檢３種工作方式。 　　 三、 系統(tǒng)方案 　　1、生產(chǎn)流程分析 　　以一座裝機容量為6臺37kW的某小型排澇抽水泵站為例，其作業(yè)流程如圖1所示。 　　該類型泵站主要以水泵輪流循環(huán)作業(yè)，根據(jù)泵站進水前池來水量及水位高低，自動調(diào)整投運水泵數(shù)量，保持進水前池水位處于一個相對穩(wěn)定的預(yù)定設(shè)定點。 2、工藝流程對系統(tǒng)的要求 　　（1）、 水泵啟動數(shù)量、運行時間：根據(jù)進水前池來水量及進水前池水位確定啟動水泵數(shù)量和運行時間。 　?。?）、水泵的啟停、循環(huán)：要求系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在不需要6臺水泵同時開機運行的情況下，以每一時段分別增、減1臺水泵的方式實現(xiàn)一個循環(huán)周期內(nèi)每臺機組開停機時間相同，避免有的機組連續(xù)工作時間過長，有的機組運行時間過少，有效避免有的機組過度磨損，有的機組則長期停機的情況。 　　（3）、電氣控制：要求水泵不能在過短時間內(nèi)頻繁啟停，影響配電系統(tǒng)穩(wěn)定。在水泵啟動及運行過程中均有可靠、合理的過載、過流保護，具有低水位保護、高水位報警、大來水流量預(yù)警、水位連續(xù)測量功能。 　　 3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 　　系統(tǒng)主要由：PLC主控模塊，電源模塊，觸摸顯示屏，開關(guān)量、模擬量輸入、輸出模塊，現(xiàn)場儀表以及其他輔助設(shè)備組成。結(jié)構(gòu)見圖2。 　?。?）、 PLC主控模塊：負責(zé)發(fā)出和接收各種運行程序指令，是整個控制系統(tǒng)的中樞部分，要求具有高可靠性和穩(wěn)定性。 　　（2）、電源模塊：穩(wěn)定可靠的電源供應(yīng)是整個系統(tǒng)安全、可靠運行的重要條件，要求電源模塊穩(wěn)定、可靠，留有一定的功率余量。 　　2.3.3 觸摸顯示屏：觸摸顯示屏是整個系統(tǒng)中人機對話的界面設(shè)備，要求耐用、美觀，能清晰顯示各種運行、設(shè)定等信息。 　　2.3.4 開關(guān)量、模擬量輸入、輸出模塊：該部分是PLC裝置正確接收信息和發(fā)出指令的關(guān)鍵設(shè)備，要求有高可靠性、穩(wěn)定性，能實現(xiàn)某些電、磁的隔離功能。 　　2.3.5 現(xiàn)場儀表：PLC系統(tǒng)通過接收現(xiàn)場儀表設(shè)備發(fā)出的信號判斷被控制設(shè)備的運行狀態(tài)，以及是否適于設(shè)備運行的運行環(huán)境條件，因此要求現(xiàn)場儀表設(shè)備具有高可靠性和穩(wěn)定性、精確性。 　　2.3.6 其他輔助設(shè)備：輔助設(shè)備如冷卻風(fēng)扇、UPS不間斷電源等是完善整個系統(tǒng)所必須的，對提高系統(tǒng)的可靠性和使用壽命有較大的幫助。 　　2.4 系統(tǒng)選型方案實例 　　以已投入運行的某防洪排澇泵站為例，主控模塊選用三菱FX2N-48MR型PLC模塊；開關(guān)量擴展模塊和模擬量擴展模塊分別選用三菱FX2N-16EX和FX2N-4AD型；觸摸屏選用10英寸16色彩色觸摸屏。接線原理見圖3。 　　 4 結(jié)束語 　　可編程序控制器（PLC）小型自控系統(tǒng)具有造價低廉，可靠性高，能耗低，適用于各種環(huán)境條件下運行等優(yōu)點，并且在系統(tǒng)硬件組成不變的情況下通過更改軟件設(shè)置來適應(yīng)多種工藝運行方式的需要，是傳統(tǒng)繼電器控制的理想替代品。尤其在農(nóng)田水利系統(tǒng)的小型泵站中實現(xiàn)無人值守或半無人值守具有廣闊的應(yīng)用前景和應(yīng)用價值。 　　 [b]參考文獻： [/b] ［1］徐曉松,錢存元,謝維達.異步電動機泵控軟起動器的軟?？刂芠J].電力電子技術(shù),2001,35（3） ［2］薛均義,姚燕南.微機控制系統(tǒng)及其應(yīng)用[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,1993 編輯：何世平